全数字直流调速电控系统在矿井提升机中的应用.pdf

2 0 0 2年第 5期 中州煤 炭 总第 1 1 9期 匡 图 全 数 字 直 流 调 速 电 控 系 统 在 矿 井 提 升 机 中 的 应 用 马 彦 操 ， 任 晓 旺 永 煤 集 团 公 司 城 郊 煤 矿 ， 河 南 永 城4 7 6 6 0 0 摘 要 介绍 了 A S C S全 数 字直 流调 速 电控 系统 在 矿 井提 升机 中 的应 用 情 况 ， 简 述 了 系统 的 组 成 、 工作 原 理 和 功 能等 。 关键词 全 数 字直流 调 速 ； 可编 程控 制 器 ； 矿 井提 升机 中图分 类 号 T D 6 3 3 文 献标 识 码 B 文 章 编号 1 0 0 30 5 0 6 2 0 0 2 0 50 0 2 6 0 2 随着科学技术 的不断 进步 ， 全 数 字控制 技 术发 展 日趋 成 熟 ， 在 传 动 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 永 城 煤 电 集 团公 司城 郊 煤 矿 副 井 提 升 机 采 用 AS C S全 数 字 直 流 调 速 电 控 系 统 ， 此 系 统 为 “ 直 流 电 机 可 控 硅供 电 AS C S全数字 调节 器 P L C冗余 控 制 上 位机监控” 。该 系统 具 有可靠 性高 、 保 护完 善 、 故 障 率低 、 维护量小 、 操作简便 、 抗干扰 能力 强 、 故 障查找 快捷 等特点 。在性能价格 比、 维护使 用 、 可靠性 等方 面较之 传统 的模拟 电控 系统具 有明显的优越性 。 1 系统 应 用环 境 1 提 升 机 主机 J K MD 一 3 ． 5 4 Ⅲ 型落地 式 多绳 摩擦 轮 提升 机 2 提 升 机 主 电机 型号Z K T D 2 5 0 ／ 5 0 一 P 额定 功 率1 2 5 0 k W 电枢 额定 电 压7 5 0 V 电 枢额 定 电流1 8 8 5 A 励 磁 方式 他励 最 大转 速5 0 r ／ mi n 励 磁 电压1 1 0 ／ 5 5 V 励磁 电流2 6 7 ／ 5 3 4 A 3 提升参数 提 升行 程5 2 9 ． 6 i n 最大 加速 度 0 ． 6 m ／ s 提 升 速度0～ 9 m／ s 爬行 速度0 0 ． 3 m ／ s 2 系统 功 能 的具 体 实现 2 ． 1 AS CS电控 系 统 基本 原 理 本 拖 动 系统 主 电 动 机 的励 磁 回路 采 用 6脉 动 晶 闸管供电 ， 励磁 方 向恒定 ； 电枢 回路可 由 2台电枢整 流 柜 供 给 6 ／ 1 2脉 动 直 流 电源 ， 电 枢 可 逆 。整 个 系 统 由可编程序控 制 器柜 的 2台 P L C冗 余 控制 。上 位 收 稿 日期 2 0 0 2一O 12 4 作者 简介 马彦操 1 9 7 5一，男 ， 助 理 工程 师 ， 河 南 上蔡 人 ， 1 9 9 8年 毕业 于 中国矿 业大学 电气 技术 专业 ， 现从 事 电气 自动化 的应用 工作 。 26 监控机接到 P L C控制 部 分送 来 的 系统 运 行状 态 信 息 ， 然 后 动 态 显 示 出来 ， 另 外 上 位 机 还 能 记 录 系 统 出 现的故障并打 印。系统 电控原理框 图见 图 1 。 图 1 AS CS电控 系统 原理 框 图 2 ． 2 A S C S全 数 字 调 节 器 AS C S全数 字调节器 以 2片 l 6位的微处理器 为 核心 ， 通过 内存 和 接 口扩 展具 有 8路 模 拟量 输 入 ， 2 4路开关量输 入 ， 3 2路开关量 输 出 ， 3组 脉 冲输 出。 A S C S全 数 字 调 节 器 的 结 构 如 图 2所 示 。 电 C P U 输 输 1 2 3 信 零 源 模 入 出 脉 脉 脉 A／ D 号 模 块 模 模 冲 冲 冲 模 调 电 块 理 流 板 块 块 块 板 板 板 板 图 2 AS CS全数 字调 节器 结 构 C P U模 块 、 输入模 块 、 输 出模 块 、 1 脉 冲板 、 2 脉 冲板 、 3 脉 冲板和 信 号调理 板之 间是通 过 总线 联接 在一起 的。电源板 给其 他模 块供 电 ， 信 号调 理板 把 电枢 电 流 、 磁 场 电 流 、 测 速 机 速 度 信 号处 理 成 0～ 维普资讯 2 0 0 2年 第 5期 马 彦 操 等 全 数 字 直 流 调 速 电 控 系统 在 矿 井 提 升 机 中 的 应 用 总 第 1 1 9期 1 0 V送往 A ／ D模 块 。零 电流 板用 于检 测 电枢 电流 是 否 为零 产 生 一 个 开 关 量 信 号 “ I ” 或 “ 0 ” 送 往 输 入 模 块 。 本 调 节 器 采 用 速度 、 电流 双 闭 环 设 计 ， 是 具 有 “ 推 B ” 信 号 的 逻 辑 无 环 流 系统 。 2 ． 3 6 ／ 1 2脉 动 的 实 现 本 系统 为 了 防 止 电枢 变 流部 分 出现 故 障 而 影 响 生 产 ， 两 电枢 整 流 柜 既 可 以 单 独 工 作 又 可 以 串 联 工 作 。 因 为 2台 电 枢 变 压 器 1台 为 Y ／ Y ． 1 2接 法 ， I台 为 △／ Y一 1 1接 法 ， 两 变 压 器 的 二 次 电 压 相 位 差 为 3 0 。 ， 串联的 2组整流桥输 出的直流脉动 电压在相 位 上有 3 0 。 的相 差 ， 这 样 就 构 成 了 串 联 1 2脉 动 整 流 电 压 。A桥工 作 ， B桥 工 作 ， 还 是 A、 B桥 串联 工 作是 由切 换 柜 中 的 刀 闸 开 关 K。 、 K 、 K 、 K 状 态 决 定 的 。检 测装 置 检 测 切 换 柜 中刀 闸 开 关 位 置 ， 并 把 此 信 号 送 到 A S C S调 节 器 和 P L C控 制 部 分 ， 操 作 人 员 只要把切换开关 打到相应 的位置 ， A S C S电控系统执 行 相 应 的软 件 程 序 就 能 实 现 6 ／ 1 2脉 动 6脉 动 为 全 载半速 ， 1 2脉 动为全 载全速 的转换 。 2 ． 4 恸 磁 整 流 装 置 励 磁 整 流 装 置 采 用 6脉 动 ， 正 常 工 作 时 电 流 2 6 8 A 全励 ， 停 车 时 1 3 4 A 半 励 。全 励／ 半 励 受 制动手柄位置 的控 制 ， 手柄在零位 半励 ， 手 柄离开零 位全励 。 2 ． 5 P L C 控 制 部 分 P L C控制部分 由操 作保护 P L C和行程监控 P L C 构 成 。 操作保护 P L C主要实 现 ①控 制液压 制 动 系统 松 闸或抱 闸 ； ② 执 行 操 作 程 序 、 生 成 开 车 信 号和 方 向 ； ③ 实现各种保护和闭锁 ； ④将提升机 的状态信号 和系统 出现 的故 障信息送到上位机进行 显示 。 行程监控 P L C主要实 现 将 部分 操 作保护信 号 以及设定 的一些行程参数 与轴编码器信号结合起 来 进行运算处 理生成 提升机 所需 的速 度给定 信号 即 运 行 曲线 ， 速 度 给 定 的加 速 、 减 速 段 为 “ S ” 型 曲 线 。 此外 它还将轴 编码器信号处 理生成 罐笼在井筒 中位 置和速度信号送 到上位机进行显示 。 2台 P L C既 相 互 独 立 又 能 相 互 监 视 ， 对 某 些 保 护 如过卷 、 超速 、 钢丝绳 打滑等 还 能相互备 用 ， 这 样 大大提高 了系统 保护和监控 的可靠性 。 3系统 应 用情 况 3 ． 1 调 速 系 统 的 静 、 动 态 性 能 好 系统 超 调 量设 计 定 为 6 5 ％ ， 实 际 测 量 如 表 1 。 表 1 AS C S系统超 调 量及 提 升 速度 的 实测值 系统调节器 速度环节采 用 P I凋节器 ， 理论 静差 率 S 0 ％ ， 实测静差率 S2 ％ ， 满 足各 项 技术 协议 和 设 计要 求 。 3 ． 2系 统 运 行 周 期 短 该 系统 的速度 给 定 是行 程 P L C进 行 计 算生 成 提升 机所 需速度 给定 信号 。给定信号在减 速阶段 的 加 速 度 是 变 化 的 ， 这 种 减 速 方 式 同 普 通 减 速 方 式 相 比省 略 了 等 速 爬 行 阶 段 ， 进 一 步 缩 短 了 运 行 周 期 ， 提 高 了生 产 效 率 ， 如 图 3所 示 。 a 普 通减速 方 式 b AS CS 系统减 速 方式 图 3减速 方 式 比较 3 ． 3系统 操 作 简 便 在 一 个 提 升 循 环 的 开 始 ， 司 机 可 以把 制 动 手 柄 和 主令 手 柄 直 接 放 到 最 大 位 置 ， 系 统 按 照 行 程 P L C 运行 曲线 运行 ， 司机操 作 给 出 的速 度信 号 只是行 程 P L C进 行计算 的一个参数 。当提升容 器到达 齐平位 置时 ， 系统会 自动停 车 ， 此 时 ， 司机 只要 把手 柄拉 回 零 位 即可 。 3 ． 4 系 统试 运 行 周 期 短 该 系统 2 0 0 0年 1 2月 中旬 调 试 完毕 ， 原 计划 6 个月完成试运 行 ， 系统 进 入稳 定 期 。实 际 上 3个 月 系统已进入稳定 期 ， 第 4个 月便 开 始 承担 全矿 井 的 提 升 任 务 。而 其 他 同 类 提 升 机 电控 系 统 都 在 试 运 行 1 2个 月 左 右 才 进 入 稳 定 期 ， 这 充 分 说 明 了 A S C S电 控 系 统 的 优 越 性 。 4 结 语 A S C S电控 系 统 采 用 全 数 字 技 术 ， 具 有 良好 的 内 在品质 ， 性 能稳定 ， 可 靠 性 高 。2 0 0 1年 4月在 城 郊 矿 正式投入运 行 ， 月平 均故 障时 间不 到 l h， 其 性 能 完 全 可 以 和 同 类 进 口提 升 机 电 控 系 统 相 媲 美 ， 而 价 格 仅 为 进 口产 品 的 l ／ 2左 右 ， 具 有 良 好 的 市 场 推 广 前 景 。 责 任 编 辑 林 春 凤 2 7 维普资讯